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[解读·背景]聚焦“万里长江第一隧”(图)

(2004-11-29 07:08:27)

撰稿:湖北日报记者涂亚卓 通讯员石韵 段宏杰

十六年圆梦 看江城再造奇迹

“万里长江第一隧”在汉动建了!800万武汉人为之骄傲———1954年,这座城市在长江上架起了第一座大桥;而今,她又充满豪气地要在这条世界第三大河流下打通首条江底隧道。

是什么让她萌生如此大胆的想法,又一步步让它走向现实?江水瞬息万变,该采用什么技术方式来实现这一惊人构想?横穿主城中心的隧道,会给整座城市带来什么影响?我们不愿再等待,希望与这个梦想靠得近些、再近些———

交通压力——建隧

武汉两江夹三镇,特殊的地形使得过江一直成为该市的交通瓶颈。

早在1988年,在考虑如何解决武汉过江交通压力的时候,铁道部第四勘察设计院就曾提出在现在的长江二桥处建设水底隧道。但当时国内尚未有建设大型水底隧道的经验,由于技术把握性不强,这个大胆的构想被暂搁下来。

1993年,设计京沪高速铁路南京过江方案时,隧道专家再次提出“以隧道方式过江”的想法。这一次提议在国内引起强烈反响。

南京的构想被武汉盯住了。1995年,武汉市科委组织铁四院等单位展开“武汉地铁重大技术经济问题研究”,“过江隧道”成为重点研究对象,正式纳入武汉市政府的议事日程。

综合成本——弃桥

在武汉长江大桥与长江二桥之间需新增一条过江通道,设计过程中的最大争议是:架桥还是建隧道?

有人说,中国人架桥历史悠久,经验成熟,而且架桥比建隧道便宜。但实地调查后,设计人员发现除去运营成本外,隧道建设远比架桥优越:

其一,两桥之间再架桥,势必影响水运通航。要想减少这一影响,新桥必须采用大跨度桥梁,而这种桥梁造价较高。如建隧道,就不会对通航有任何影响。

其二,内环线地价高。如果建新桥,则两端引桥建设需要大面积拆迁,大大增加了建桥成本。隧道方式可大部分采用暗挖隧道,减少占地。

其三,在大风、暴雨、雪、雾、冰冻等恶劣天气下,汽车不宜上桥或行走不便;而隧道可全天候运行,不受影响。

其四,隧道结构的耐久性、承受超载能力、抗拒自然灾害、抵抗战争破坏的能力,远高于桥梁。

稳妥施工——分建

据介绍,在最初的设计中,武汉地铁二号线过江隧道有三处入口隧址备选:汉口青岛路、江汉路和南京路。从大走向看,地铁走江汉路过江线型较好,南京路次之。但青岛路两侧保护性建筑集中,不能也无需大面积拆迁。

经勘测,如果公路、地铁合建,受公路隧址的限制,地铁必须走青岛路过江。如果公路、地铁分开建设,地铁宜选择在南京路或江汉路过江。

公路、地铁究竟是分建还是合建?专家们认为,公铁合建会加大隧道的高程、宽度,增加施工难度。

考虑到现有工程条件,武汉市政府最后决定:两种隧道分开建,并敲定“长江第一隧”为公路隧道,从青岛路处的江滩公园入口附近入江。据称,设计方案已对青岛路两侧的保护建筑群提供了防护措施。

地质限制——挖隧

目前,水底隧道的建设方式有两种:一是沉管法,即将管道直接埋入江底形成通道;二是盾构法,即使用盾构机在江底开挖出一条通道。

沉管法和盾构法各有其优缺点。沉管法在运营条件、防水、防灾等方面明显优越,但施工难度大、风险大,施工过程中对防洪、通航和环境的影响相对较大,造价高出盾构法的25%。相比较,盾构法技术成熟,对防汛没有影响,拆迁量较小,施工期短,施工时长江航运不受影响。

专家们认为,武汉长江隧道是我国在长江上兴建的第一条过江隧道,工程建设没有直接可借鉴的经验,“第一隧”的建设不能冒太大风险,首先要确保安全。因此,该市决定采用盾构法施工。

分流车量——解压

据统计,武汉长江一、二桥现承担的交通量占总过江量的90%以上,均趋于饱和。预测到2010年,武汉市机动车日过江量将达30万辆至35万辆。位于长江一、二桥间的过江隧道建成后,将承担起汉口、武昌两地部分车流,均衡中心城区交通流量。

隧道的形成势必打破该市中心城区现有的交通格局,车流走向将会重新分配。为此,设计单位对进出隧道的车流进行预测分析后,编制出多套交通疏解方案,并最后选用了以下方案:

汉口岸,在旧城区内设隧道出入口,采用胜利街、天津路右进、右出方案进行第一次交通疏解;隧道主交通流在下穿中山大道后至大智路,在京汉大道进行第二次交通疏解;再至解放大道,在香港路立交桥(在建)进行第三次交通疏解。

武昌岸,车流在友谊大道(即武青三干道)附近设隧道出入口,车辆通过友谊大道立交桥(待建)进行第一次疏解;再通过沙湖,至中北路进行第二次疏解。


设计师谈隧道安全保障

长江上建公路隧道,需要考虑施工技术、运营功能、环境影响多种风险因素。其中,人们最关心的莫过于安全问题和在隧道内的舒适度。

隧道通道起火了怎么办?江底有硬物撞击隧道怎么办?隧道内如何保证空气新鲜?

项目主要设计人、铁道第四勘察设计院高工焦齐柱称,无论是隧道自身的坚固性、还是对通道内人员的安全保障,武汉长江隧道都采用了世界一流的设计。他如数家珍:

一是,设置遮光棚保护司机眼睛。由于隧道内外光线强弱悬殊,车辆突然从暗光区进入亮光区时,司机视觉难以适应,容易引发交通事故。为此,武汉过江隧道两端洞口设计有遮光棚,人为搭建一个亮光过渡带,给司机一个适应过程。

二是,排烟通道设计世界领先。隧道最怕火灾,火灾产生的烟气如不及时扩散,易熏昏逃生的人。武汉长江隧道顶部设有专门的排烟通道,火灾发生后,立即启动风阀,产生的烟雾可及时排放。这是目前国内外隧道中绝无仅有的。

三是,消防网络覆盖无死角。长江隧道建成后,有火灾自动报警系统,隧道侧壁有逃生滑梯通往路面下的紧急逃生通道。隧道内每隔45米有一个消防栓,覆盖无死角。另两个通车孔间的隔离墙上,分段留有10个横向通道口(紧急出口),联络两个通车孔道,供紧急情况下人员疏散之用。

四是,隧道车道两侧设有防撞设施。一旦出现交通事故,可保护车辆不会撞损隧道壁,影响其使用寿命。之外,隧道设有全程闭路电视监控系统,能随时监控隧道内交通情况,一旦发生交通事故,可立即采取救援措施。

焦齐柱称,尽管这些设施都是辅助建设,但对于使用隧道的人和车,它们都是最重要的。


施工应对诸多难题 盾构机一次过江

中铁隧道集团项目负责人肖龙鸣说,尽管水下建隧道在我国已有多次实践,但长江非同其他水域,特别是武汉所处的中游江段地质复杂,武汉长江隧道的施工具有前所未有的难度。

武汉长江隧道两岸洞口间距离为3295米,要穿越淤泥质黏土、粉细砂等不同地层。江底2500米段将采取盾构法,用大型机械在江底“打洞”,施工人员及机械面临诸多困难。

隧道在江中段要穿越约500米、最大强度达40兆帕的砂岩。“全是砂岩也好办,用于隧道挖掘的盾构机可用硬对硬的刀具。”铁四院副总工程师肖明清说,隧道所处的位置下半部是砂岩、上半部是粉细砂,两种地质“纠缠”,盾构机推进时需频频交换刀具。据称,在这种情况下刀具极易变形。一旦刀具变形,磨坏紧贴刀具的面板,巨大压力下的江水会直冲施工现场。

肖龙鸣介绍,为保证施工安全,长江隧道将购买具有探测功能的盾构机,通过“信息化”施工来掌握节奏。

上海黄浦江隧道与武汉隧道的孔径一样大,但武汉长江隧道的建设难度远大于上海,原因是两条江不在一个等级上。

武汉长江段,水面到隧道底部是60米,水深是上海隧道的1.6倍。水越深水压越大,隧道就越容易变形———这是最大的难点。

为解决这一难题,盾构机每推进一段就将安装一圈管片,形成隧道内壁。长江隧道拟采用9个大小一致的管片,保证每处接缝受力均衡,抗击变形。经铁四院计算机模拟,这些管片可应付隧道的各种起伏,做到“不变应万变”。

据介绍,上海隧道两岸基本上是黏土土质,而长江武汉江段大部分为粉细砂地层。

实验数据显示:粉细砂地层的透水系数是黏土土质的1000至1万倍。也就是说,如出现渗水,黏土层隧道漏1立方水,粉细砂层隧道就会漏1000立方水,甚至更多!

因此,防渗水成为长江隧道施工的又一大难点。肖明清说,在提高防水材料性能指标,采用最新最有效防水接缝技术的同时,还要保证施工安装质量的精细。

长江隧道穿江以后、出地之前,会在武昌、汉口地下各穿越一段距离,将与沿线50余栋建筑接触紧密。

据介绍,这些建筑有的横跨隧道,有的距隧道仅10米之遥,其地基与隧道顶部平均相距22米,而隧道经过时不能对这些建筑有丝毫“惊动”。

因此,施工时必须严格控制盾构机抽走的砂土体积量,避免地层出现“空隙”,造成地面建筑沉降。

盾构机是只能前进无法后退的。因此,它从竖井钻下去后,需一次成功。据悉,武汉长江隧道是我国盾构隧道一气呵成的最长距离。


“特保”15处敏感点

隧道施工沿线将经过居民集中区,并会从一批文物保护建筑“脚下”穿行,为保证居民生活不受干扰,保护建筑不因施工受到损坏或沉降,施工方已为这些环境敏感处安排了相应的保护措施。

据统计,工程沿线共有15处环境敏感点,如表所示:


“长江第一隧”指标

●全长:3630米其中隧道长约3295米,江底通道约2500米。

●通道内径:10米双向四车道,每条车道宽3.5米,车道净高4.5米。

●最大通车能力:9万辆/天预计到2020年车流量达7.8万辆/天,高峰时段小时通车能力达6750辆。

●营运成本:一年2400万元据测算,灯光照明、通风换气、道路清洗、日常维护管理及人员工资等营运成本,一年须2400万元。

●抗震能力:6级具备强大的“抗击打”能力。例如,武汉为6级地震区,而该工程可抗6级地震和300年一遇的洪水。即使隧道上方江面发生沉船事故,也不会影响隧道安全。

拆迁总量:9万多平方米●总拆迁户数约880户,拆迁安置费达3.26亿元。


建设联合体“走台”

中铁隧道集团有限公司:目前国内唯一拥有TBM硬岩施工和盾构施工经验的企业,先后承建了广州市轨道交通四号线穿珠江盾构隧道、南京地铁穿玄武湖盾构隧道,以及“川气入汉”工程城陵矶盾构越长江隧道项目等。

铁道第四勘察设计院:完成了建国后全国铁路30%的勘测设计任务,京九铁路、广深准高速铁路、郑州铁路枢纽、广州地铁、上海地铁、武汉轻轨等均由该院设计。

武汉市市政建设集团有限公司:承担过京珠高速公路、上海浦东机场、孟加拉国公路等工程建设任务。

武汉市城市规划设计研究院:曾5次编制和修编武汉市总体规划,是武汉市规划设计与研究的主要力量。

奥地利D2咨询有限公司:世界著名的专业隧道咨询公司之一,在中国曾为山西“引黄工程”引水隧道、穿越黄浦江的上海复兴东路隧道等10多项工程提供设计、施工和咨询。


各地链接

黄浦江上计划建20条过江隧道

国内第一条过江隧道———黄浦江打浦路隧道,1971年6月建成通车,当时作为战备重点工程而兴建。该隧道为单管双车道,全长2736米,车道宽7.07米,高4.4米,每小时双向最大通行能力为1000辆。

据有关报道,上海市计划2010年前在黄浦江底建成20多条过江隧道,以便捷东西两岸交通。目前,黄浦江已建成5条过江通道。

我国大陆已建成10余条水下隧道

有关资料显示,我国大陆已建成水(海)底隧道超过10条。除上海黄浦江上多条隧道先后建成外,上世纪90年代以来,还建成了广州珠江沉管隧道、宁波甬江沉管隧道等。这些隧道的运营情况和防水效果都较好。

正在规划的水底隧道工程还有:连接辽东半岛和胶东半岛的渤海海底隧道,长约57公里;连接上海和南通的长江水底隧道,长约7公里;上海至宁波的杭州湾水底隧道。

英吉利海峡隧道:世界最长连接英、法的英吉利海峡隧道,是目前世界上最长的海底隧道。1994年5月7日正式通车,耗资约100亿英镑。它由三条长51公里的平行隧洞组成,其中海底段隧洞长度38公里。

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